基于STM32的示波器的設(shè)計(jì)開(kāi)題報(bào)告

開(kāi)題報(bào)告：1.本課題研究的目的、意義：隨著電子行業(yè)的開(kāi)展，示波器在實(shí)際生活生產(chǎn)中占據(jù)的地位越來(lái)越重要，其實(shí)用之廣泛和開(kāi)展速度之快都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)其他測(cè)量?jī)x器，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于國(guó)防、科研、學(xué)校以及工農(nóng)商業(yè)等各個(gè)領(lǐng)域和部門。而在由芯片控制的數(shù)字示波器已經(jīng)逐步成為示波器市場(chǎng)上的主要產(chǎn)品。目前國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上出現(xiàn)的高精度數(shù)字示波器普遍存在著價(jià)格昂貴、不便于戶外的測(cè)量等等缺點(diǎn)。本課題研究的意義是通過(guò)本課題的研究，能夠開(kāi)發(fā)出一款價(jià)格較低，功能較齊全、體積較小而又不影響測(cè)量精度的手持式數(shù)字示波器，以求彌補(bǔ)國(guó)內(nèi)市場(chǎng)在這方面的空缺。本課題采用STM32為主控芯片，采用LCD液晶屏作為顯示設(shè)備，通過(guò)外部A/D對(duì)輸入信號(hào)采集和處理，最終將波形信息顯示在液晶屏上，以此完成一款手持式數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)。使用單片機(jī)是本專業(yè)學(xué)生需要掌握的一項(xiàng)根本技能，本課題的主要目的是通過(guò)對(duì)單片機(jī)的應(yīng)用，進(jìn)一步加深單片機(jī)硬件電路的連接以及軟件的編程。可以到達(dá)學(xué)以致用，把理論與實(shí)踐相結(jié)合，學(xué)會(huì)如何應(yīng)用自己的所學(xué)的知識(shí)，學(xué)會(huì)在設(shè)計(jì)的過(guò)程中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題、解決問(wèn)題的能力，掌握設(shè)計(jì)的技巧，為以后工作打下根底，并完成一個(gè)能夠根本滿足需求的手持式數(shù)字示波器。2.國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀數(shù)字示波器經(jīng)過(guò)多年的飛速開(kāi)展,其自身的各種性能、功能和價(jià)格已經(jīng)完全可與模示波器相媲美,而且集捕獲、顯示、測(cè)盤、分析、存儲(chǔ)于一體。它的實(shí)時(shí)帶寬已達(dá)2GHz,測(cè)量精度Y軸達(dá)土1%~十2%、X軸達(dá)十0.01%。這種示波器顯示屏幕一般比模擬示波器顯示屏幕要大,通常為7英寸和9英寸。彩顯CRT數(shù)字示波器價(jià)格下跌,過(guò)去普遍用于1GHz示波器,現(xiàn)已開(kāi)始用于40MHz的數(shù)字示波器。過(guò)去獨(dú)占示波器鰲頭約50年的模擬示波器雖也有很大進(jìn)步,但還是退出了長(zhǎng)期一統(tǒng)示波器天下的局面。經(jīng)過(guò)較量之后,帶寬1GHz的模擬示波器已全部讓給等效和實(shí)時(shí)采樣數(shù)字示波器,10MHz~500MHz也已根本讓給了實(shí)時(shí)采樣數(shù)字示波器,只有在100MHz以下的示波器中大約還能占到近一半的份額。各示波器生產(chǎn)廠商紛紛倒向數(shù)字示波器的生產(chǎn)。繼80年惠普公司的示波器全部轉(zhuǎn)至數(shù)字示波器生產(chǎn)后,泰克公司相繼放棄7000系列1GHz、400MHz模擬示波器的生產(chǎn),結(jié)束了長(zhǎng)期獨(dú)家占領(lǐng)1GHz模擬示波器市場(chǎng)的局面,全力轉(zhuǎn)至數(shù)字和數(shù)字取樣示波器的研制和生產(chǎn)。經(jīng)過(guò)前一時(shí)期的開(kāi)展,CRT存儲(chǔ)示波器已不復(fù)存在,取樣示波器已改為數(shù)字(惠普公司)或數(shù)字取樣(泰克公司)示波器、DSO已全部(惠普公司)歸到數(shù)字示波器或局部(泰克公司)歸到數(shù)字示波器之中。3.擬采取的研究路線：欲完成此設(shè)計(jì)，首先應(yīng)查閱相關(guān)的資料、文獻(xiàn)，對(duì)所需的芯片和器件的規(guī)格、結(jié)構(gòu)、性能進(jìn)行了解，并選取芯片，本設(shè)計(jì)擬選用意法半導(dǎo)體生產(chǎn)的STM32F103系列單片機(jī)。然后對(duì)電路的硬件局部進(jìn)行構(gòu)思，因?yàn)榭紤]到測(cè)量精度的問(wèn)題，首先在輸入端參加一個(gè)阻抗匹配電路，并對(duì)信號(hào)進(jìn)行放大處理。然后對(duì)采樣信號(hào)進(jìn)行AD轉(zhuǎn)換，并將轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號(hào)送入LCD顯示，這樣就實(shí)現(xiàn)了波形的顯示，另外將鍵盤接入后就能實(shí)現(xiàn)波形大小、采樣間隔等控制。為了能夠便于手持，還可以參加一個(gè)電源控制電路，采用充電式鋰電池供電。軟件局部應(yīng)用C語(yǔ)言編程，C語(yǔ)言是在國(guó)內(nèi)外廣泛使用的一種語(yǔ)言。是單片機(jī)編程應(yīng)用最為廣泛的編程語(yǔ)言之一。使用C語(yǔ)言編程的優(yōu)點(diǎn)在于程序編寫(xiě)方便、可讀性強(qiáng)、便于模塊化及有益于維護(hù)和升級(jí)。整體思路是對(duì)單片機(jī)的ADC模塊、LCD顯示模塊、鍵盤模塊和USB接口局部進(jìn)行編程。系統(tǒng)電路的焊接與調(diào)試工作都需要在實(shí)驗(yàn)室中進(jìn)行，通過(guò)調(diào)試,不斷優(yōu)化程序代碼,對(duì)程序中的問(wèn)題及時(shí)更正修改,使系統(tǒng)的性能得以提高,工作狀態(tài)更加穩(wěn)定。在測(cè)試的過(guò)程中可以修正電路中元器件的參數(shù)等,以防止理論分析與實(shí)際狀態(tài)的差距引起的波形顯示效果不佳以及顯示中噪聲的影響。4.進(jìn)度安排：文獻(xiàn)綜述：前言為了完本錢課題的設(shè)計(jì)任務(wù)，本人查閱了相關(guān)資料。目前世界范圍內(nèi)，數(shù)字示波器已經(jīng)逐步代替模擬示波器，其優(yōu)點(diǎn)為精度高、功能齊全、操作簡(jiǎn)單。但國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上高精度數(shù)字示波器的價(jià)格往往較高，并且不易攜帶，往往不能滿足日常生活生產(chǎn)的需要。本課題采用STM32F103單片機(jī)作為主控芯片，由于其供電電壓較低，故考慮使用充電式鋰電池作為供電設(shè)備，這樣更易于實(shí)現(xiàn)隨身攜帶。在信號(hào)采集時(shí)參加一個(gè)保護(hù)放大電路，這樣會(huì)增加測(cè)量精度。采用TFT-LCD液晶屏作為顯示設(shè)備，可以使顯示更加清晰。以上為總體思路確實(shí)定，下面對(duì)系統(tǒng)的各個(gè)局部進(jìn)行詳細(xì)的描述。硬件局部：硬件局部共分為：信號(hào)采集處理局部、鍵盤控制局部、LCD顯示局部和電源管理局部?！?〕.信號(hào)采集處理局部：對(duì)于低速數(shù)據(jù)采集,由于信號(hào)反射對(duì)信號(hào)的傳輸過(guò)程影響微乎其微,所以低速數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)良好的高阻抗性能,對(duì)提高系統(tǒng)的測(cè)量精確度有很大的意義。本設(shè)計(jì)中采用電壓跟隨器實(shí)現(xiàn)阻抗變換,數(shù)據(jù)采集阻抗變換電路的設(shè)計(jì)方如下圖,其輸入阻抗為10M。信號(hào)放大電路主要采用具有可變?cè)鲆娴臄?shù)字程控放大器AD8260。AD8260是AD公司生產(chǎn)的一款大電流驅(qū)動(dòng)器及低噪聲數(shù)字可編程可變?cè)鲆娣糯笃?。該器件增益調(diào)節(jié)范圍為-6dB~+24dB,可調(diào)增益的-3dB帶寬為230MHz,可采取單電源或雙電源供電。主要用于數(shù)字控制自動(dòng)增益系統(tǒng)、收發(fā)信號(hào)處理等領(lǐng)域，本設(shè)計(jì)主要使用其數(shù)字控制自動(dòng)增益功能。AD轉(zhuǎn)換局部使用的STM32F103芯片的數(shù)模轉(zhuǎn)換ADC模塊。阻抗變換電路〔2〕.鍵盤控制局部參加鍵盤控制的主要目的是為了能夠?qū)崿F(xiàn)波形顯示時(shí)幅值，頻率間隔等控制，鍵盤就采用STM32F103自帶鍵盤，通過(guò)軟件編程來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)波形的各項(xiàng)參數(shù)的控制。由于這局部主要依賴軟件編程，所以在硬件連接局部不再做多余贅述，將于軟件局部對(duì)此項(xiàng)進(jìn)行具體說(shuō)明?！?〕.LCD顯示局部LCD液晶顯示器是LiquidCrystalDisplay的簡(jiǎn)稱，LCD的構(gòu)造是在兩片平行的玻璃當(dāng)中放置液態(tài)晶體，兩片玻璃中間有許多垂直和水平的細(xì)小電線，通過(guò)通電與否來(lái)控制桿狀水晶分子改變方向，將光線折射出來(lái)產(chǎn)生畫(huà)面。LCD的主要技術(shù)參數(shù)有：比照度：LCD制造時(shí)選用的控制IC、濾光片和定向膜等配件，與面板的比照度有關(guān)，對(duì)于一般用戶而言，比照度能夠到達(dá)350:1就足夠了，但在專業(yè)領(lǐng)域這樣的比照度還不能滿足用戶的要求。比照值定義是最大亮度值(全白)除以最小亮度值(全黑)的比值。亮度：LCD是一種介于固態(tài)與液態(tài)之間的物質(zhì)，本身是不能發(fā)光的，需要借助于額外的光源才行。因此，燈管數(shù)目關(guān)系著液晶顯示器亮度。液晶顯示器的最大亮度，通常由冷陰極涉嫌管來(lái)決定，亮度值一般都在200~250cd/m2間?？梢暶娣e：液晶顯示器所表示的尺寸就是與實(shí)際可以使用的屏幕范圍一致?？梢暯嵌龋寒?dāng)背光源通過(guò)偏極片、液晶和去向?qū)又?，輸出的光線變具有了方向性。也就是說(shuō)大多說(shuō)光都是從屏幕中垂直射出來(lái)的，所以從某一個(gè)較大的角度觀看液晶顯示時(shí)，便不能看到原來(lái)的顏色，甚至是只能看到全白或者全黑。為了解決這個(gè)問(wèn)題，制造商們也著手開(kāi)發(fā)廣角技術(shù)，到目前為止有三種比擬流行的技術(shù)，分別是：TN+FILM、IPS和MVA。色彩度：任何一種色彩都是由紅、綠、藍(lán)三種根本色組成的。LCD面板上是由480×272個(gè)像素點(diǎn)組成現(xiàn)象的，每個(gè)獨(dú)立的像素色彩是由紅、綠、藍(lán)(R、G、B)三種根本色來(lái)控制?！?〕.電源管理局部：與普通示波器不同的是，充電電池采用鋰電池，它具有能量密度高的特性，較鎳鎘電池而言，這種充電電池具有重量輕、體積小、容量大和無(wú)記憶效應(yīng)等優(yōu)點(diǎn)。充電管理模塊采用的是LTC4054芯片，該芯片是可編程的獨(dú)立的線性的鋰電池充電器，可通過(guò)USB接口進(jìn)行充電，所以我們自然也配備了USB接口，對(duì)鋰電池進(jìn)行充電，充分滿足了戶外現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試的需要。LTC4054簡(jiǎn)潔的應(yīng)用電路非常適合用于便攜式電子設(shè)備中。其組成的充電電路非常簡(jiǎn)單,充電的所有功能均由單個(gè)芯片實(shí)現(xiàn),結(jié)構(gòu)緊湊可靠。軟件局部：軟件局部采用C語(yǔ)言編程。系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)采用模塊化設(shè)計(jì)方法,整個(gè)程序主要由初始化程序、人機(jī)交互菜單程序、鍵盤掃描程序、電源管理程序、觸發(fā)程序、顯示程序和數(shù)據(jù)采集及頻率控制程序組成。鍵盤掃描：利用4個(gè)按鍵K1,K2,K3,K4來(lái)選擇波形的放大和縮小，按鍵采用外部中斷方式。其中通過(guò)K1和K2來(lái)調(diào)整波形顯示的高度比例，通過(guò)K3和K4來(lái)改變采樣間隔增加或減少一個(gè)周期內(nèi)采樣點(diǎn)數(shù)，到達(dá)控制水平掃描速度，使低頻率波形能完整顯示。當(dāng)檢測(cè)到K1時(shí)，波形幅度系數(shù)置為2，當(dāng)檢測(cè)到K2時(shí)，波形幅度系數(shù)置為1/2，否那么波形幅度系數(shù)為1，以此控制幅度的放大和縮小。當(dāng)檢測(cè)到K3、K4時(shí)，采樣函數(shù)中分別參加不同的延時(shí)函數(shù)來(lái)拉長(zhǎng)或縮短波形。顯示及數(shù)據(jù)采集：該局部程序主要有LCD初始化，AD轉(zhuǎn)換過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成顯示數(shù)據(jù)。用數(shù)組連續(xù)存儲(chǔ)AD轉(zhuǎn)換結(jié)果，存滿后依次在LCD上顯示，依次循環(huán)。顯示過(guò)程中由于STM32處理器頻率較低，導(dǎo)致顯示一屏的時(shí)間較長(zhǎng)，從而使刷屏速度較慢，效果不好。這里采用每次刷一列的的算法，即每次顯示下一列點(diǎn)之前將此列初始化為屏幕底色，從而改善視覺(jué)效果。電源管理：采用內(nèi)部電池供電和外部USB供電兩種方式。外部USB供電時(shí)，同時(shí)自動(dòng)對(duì)內(nèi)部電池進(jìn)行充電。在內(nèi)部電池供電時(shí)，會(huì)概略顯示內(nèi)部電池的剩余電量，包括FULL〔充足〕HALF〔一半〕FEW〔很少〕和EMPTY〔空〕四種狀態(tài)。系統(tǒng)流圖如下：參考文獻(xiàn)：周萍，陳毅華，陸毅.基于STM32的掌上型數(shù)字存儲(chǔ)示波器的研制.江蘇技術(shù)師范學(xué)院學(xué)報(bào).周富相,陳德毅,劉培國(guó),魏政霞.基于STM32數(shù)字示波器的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn).山西電子技術(shù).丁昊,宋杰,關(guān)鍵.基于TFT彩屏液晶的便攜數(shù)字存儲(chǔ)示波器.現(xiàn)代電子技術(shù).李維提.液晶顯示技術(shù).電子工業(yè)出版社.李健，田航.鋰電池線性充電管理芯片LTC4054及其應(yīng)用.重慶教育學(xué)院學(xué)報(bào)譚浩強(qiáng).C程序設(shè)計(jì)教程.清華大學(xué)出版社李靜.快速學(xué)通51單片機(jī)C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì).人民郵電出版社外文文獻(xiàn)：規(guī)格說(shuō)明STM32F103x8和STM32F103xB增強(qiáng)型系列使用高性能的ARM?Cortex?-M332位的RISC內(nèi)核，工作頻率為72MHz，內(nèi)置高速存儲(chǔ)器(高達(dá)128K字節(jié)的閃存和20K字節(jié)的SRAM)，豐富的增強(qiáng)I/O端口和聯(lián)接到兩條APB總線的外設(shè)。所有型號(hào)的器件都包含2個(gè)12位的ADC、3個(gè)通用16位定時(shí)器和1個(gè)PWM定時(shí)器，還包含標(biāo)準(zhǔn)和先進(jìn)的通信接口：多達(dá)2個(gè)I2C接口和SPI接口、3個(gè)USART接口、一個(gè)USB接口和一個(gè)CAN接口。STM32F103xx中等容量增強(qiáng)型系列產(chǎn)品供電電壓為2.0V至3.6V，包含-40°C至+85°C溫度范圍和-40°C至+105°C的擴(kuò)展溫度范圍。一系列的省電模式保證低功耗應(yīng)用的要求。STM32F103xx中等容量增強(qiáng)型系列產(chǎn)品提供包括從36腳至100腳的6種不同封裝形式；根據(jù)不同的封裝形式，器件中的外設(shè)配置不盡相同。下面給出了該系列產(chǎn)品中所有外設(shè)的根本介紹。這些豐富的外設(shè)配置，使得STM32F103xx產(chǎn)品容量增強(qiáng)型系列微控制器適合于多種應(yīng)用場(chǎng)合：電機(jī)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用控制、醫(yī)療和手持設(shè)備、PC游戲外設(shè)和GPS平臺(tái)。工業(yè)應(yīng)用：可編程控制器(PLC)、變頻器、打印機(jī)和掃描儀、警報(bào)系統(tǒng)、視頻對(duì)講、和暖氣通風(fēng)空調(diào)系統(tǒng)等。概述ARM?的Cortex?-M3核心并內(nèi)嵌閃存和SRAMARM的Cortex?-M3處理器是最新一代的嵌入式ARM處理器，它為實(shí)現(xiàn)MCU的需要提供了低本錢的平臺(tái)、縮減的引腳數(shù)目、降低的系統(tǒng)功耗，同時(shí)提供卓越的計(jì)算性能和先進(jìn)的中斷系統(tǒng)響應(yīng)。ARM的Cortex?-M3是32位的RISC處理器，提供額外的代碼效率，在通常8和16位系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能。STM32F103xx增強(qiáng)型系列擁有內(nèi)置的ARM核心，因此它與所有的ARM工具和軟件兼容。內(nèi)置閃存存儲(chǔ)器64K或128K字節(jié)的內(nèi)置閃存存儲(chǔ)器，用于存放程序和數(shù)據(jù)。CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))計(jì)算單元CRC(循環(huán)冗余校驗(yàn))計(jì)算單元使用一個(gè)固定的多項(xiàng)式發(fā)生器，從一個(gè)32位的數(shù)據(jù)字產(chǎn)生一個(gè)CRC碼。在眾多的應(yīng)用中，基于CRC的技術(shù)被用于驗(yàn)證數(shù)據(jù)傳輸或存儲(chǔ)的一致性。在EN/IEC60335-1標(biāo)準(zhǔn)的范圍內(nèi)，它提供了一種檢測(cè)閃存存儲(chǔ)器錯(cuò)誤的手段，CRC計(jì)算單元可以用于實(shí)時(shí)地計(jì)算軟件的簽名，并與在鏈接和生成該軟件時(shí)產(chǎn)生的簽名比照。內(nèi)置SRAM20K字節(jié)的內(nèi)置SRAM，CPU能以0等待周期訪問(wèn)(讀/寫(xiě))。嵌套的向量式中斷控制器(NVIC)STM32F103xx增強(qiáng)型產(chǎn)品內(nèi)置嵌套的向量式中斷控制器，能夠處理多達(dá)43個(gè)可屏蔽中斷通道(不包括16個(gè)Cortex?-M3的中斷線)和16個(gè)優(yōu)先級(jí)。●緊耦合的NVIC能夠到達(dá)低延遲的中斷響應(yīng)處理●中斷向量入口地址直接進(jìn)入內(nèi)核●緊耦合的NVIC接口●允許中斷的早期處理●處理晚到的較高優(yōu)先級(jí)中斷●支持中斷尾部鏈接功能●自動(dòng)保存處理器狀態(tài)●中斷返回時(shí)自動(dòng)恢復(fù)，無(wú)需額外指令開(kāi)銷該模塊以最小的中斷延遲提供靈活的中斷管理功能。外部中斷/事件控制器(EXTI)外部中斷/事件控制器包含19個(gè)邊沿檢測(cè)器，用于產(chǎn)生中斷/事件請(qǐng)求。每個(gè)中斷線都可以獨(dú)立地配置它的觸發(fā)事件(上升沿或下降沿或雙邊沿)，并能夠單獨(dú)地被屏蔽；有一個(gè)掛起存放器維持所有中斷請(qǐng)求的狀態(tài)。EXTI可以檢測(cè)到脈沖寬度小于內(nèi)部APB2的時(shí)鐘周期。多達(dá)80個(gè)通用I/O口連接到16個(gè)外部中斷線。時(shí)鐘和啟動(dòng)系統(tǒng)時(shí)鐘的選擇是在啟動(dòng)時(shí)進(jìn)行，復(fù)位時(shí)內(nèi)部8MHz的RC振蕩器被選為默認(rèn)的CPU時(shí)鐘，隨后可以選擇外部的、具失效監(jiān)控的4~16MHz時(shí)鐘；當(dāng)檢測(cè)到外部時(shí)鐘失效時(shí)，它將被隔離，系統(tǒng)將自動(dòng)地切換到內(nèi)部的RC振蕩器，如果使能了中斷，軟件可以接收到相應(yīng)的中斷。同樣，在需要時(shí)可以采取對(duì)PLL時(shí)鐘完全的中斷管理(如當(dāng)一個(gè)間接使用的外部振蕩器失效時(shí))。多個(gè)預(yù)分頻器用于配置AHB的頻率、高速APB(APB2)和低速APB(APB1)區(qū)域。AHB和高速APB的最高頻率是72MHz，低速APB的最高頻率為36MHz。參考圖2的時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)框圖。自舉模式在啟動(dòng)時(shí)，通過(guò)自舉引腳可以選擇三種自舉模式中的一種：●從程序閃存存儲(chǔ)器自舉●從系統(tǒng)存儲(chǔ)器自舉●從內(nèi)部SRAM自舉自舉加載程序(Bootloader)存放于系統(tǒng)存儲(chǔ)器中，可以通過(guò)USART1對(duì)閃存重新編程。更詳細(xì)的信息，請(qǐng)參考應(yīng)用筆記AN2606。供電方案●VDD=2.0～3.6V：VDD引腳為I/O引腳和內(nèi)部調(diào)壓器供電?！馰SSA，VDDA=2.0～3.6V：為ADC、復(fù)位模塊、RC振蕩器和PLL的模擬局部提供供電。使用ADC時(shí)，VDDA不得小于2.4V。VDDA和VSSA必須分別連接到VDD和VSS?！馰BAT=1.8～3.6V：當(dāng)關(guān)閉VDD時(shí)，(通過(guò)內(nèi)部電源切換器)為RTC、外部32kHz振蕩器和后備存放器供電。供電監(jiān)控器本產(chǎn)品內(nèi)部集成了上電復(fù)位(POR)/掉電復(fù)位(PDR)電路，該電路始終處于工作狀態(tài)，保證系統(tǒng)在供電超過(guò)2V時(shí)工作；當(dāng)VDD低于設(shè)定的閥值(VPOR/PDR)時(shí)，置器件于復(fù)位狀態(tài)，而不必使用外部復(fù)位電路。器件中還有一個(gè)可編程電壓監(jiān)測(cè)器(PVD)，它監(jiān)視VDD/VDDA供電并與閥值VPVD比擬，當(dāng)VDD低于或高于閥值VPVD時(shí)產(chǎn)生中斷，中斷處理程序可以發(fā)出警告信息或?qū)⑽⒖刂破鬓D(zhuǎn)入平安模式。PVD功能需要通過(guò)程序開(kāi)啟。電壓調(diào)壓器調(diào)壓器有三個(gè)操作模式：主模式(MR)、低功耗模式(LPR)和關(guān)斷模式●主模式(MR)用于正常的運(yùn)行操作●低功耗模式(LPR)用于CPU的停機(jī)模式●關(guān)斷模式用于CPU的待機(jī)模式：調(diào)壓器的輸出為高阻狀態(tài)，內(nèi)核電路的供電切斷，調(diào)壓器處于零消耗狀態(tài)(但存放器和SRAM的內(nèi)容將喪失)該調(diào)壓器在復(fù)位后始終處于工作狀態(tài)，在待機(jī)模式下關(guān)閉處于高阻輸出。低功耗模式STM32F103xC、STM32F103xD和STM32F103xE增強(qiáng)型產(chǎn)品支持三種低功耗模式，可以在要求低功耗、短啟動(dòng)時(shí)間和多種喚醒事件之間到達(dá)最正確的平衡?！袼吣Ｊ剑涸谒吣Ｊ?，只有CPU停止，所有外設(shè)處于工作狀態(tài)并可在發(fā)生中斷/事件時(shí)喚醒CPU。●停機(jī)模式：在保持SRAM和存放器內(nèi)容不喪失的情況下，停機(jī)模式可以到達(dá)最低的電能消耗。在停機(jī)模式下，停止所有內(nèi)部1.8V局部的供電，PLL、HSI的RC振蕩器和HSE晶體振蕩器被關(guān)閉，調(diào)壓器可以被置于普通模式或低功耗模式。可以通過(guò)任一配置成EXTI的信號(hào)把微控制器從停機(jī)模式中喚醒，EXTI信號(hào)可以是16個(gè)外部I/O口之一、PVD的輸出、RTC鬧鐘或USB的喚醒信號(hào)。●待機(jī)模式：在待機(jī)模式下可以到達(dá)最低的電能消耗。內(nèi)部的電壓調(diào)壓器被關(guān)閉，因此所有內(nèi)部1.8V局部的供電被切斷；PLL、HSI的RC振蕩器和HSE晶體振蕩器也被關(guān)閉；進(jìn)入待機(jī)模式后，SRAM和存放器的內(nèi)容將消失，但后備存放器的內(nèi)容仍然保存，待機(jī)電路仍工作。從待機(jī)模式退出的條件是：NRST上的外部復(fù)位信號(hào)、IWDG復(fù)位、WKUP引腳上的一個(gè)上升邊沿或RTC的鬧鐘到時(shí)。在進(jìn)入停機(jī)或待機(jī)模式時(shí)，RTC、IWDG和對(duì)應(yīng)的時(shí)鐘不會(huì)被停止。DMA靈活的7路通用DMA可以管理存儲(chǔ)器到存儲(chǔ)器、設(shè)備到存儲(chǔ)器和存儲(chǔ)器到設(shè)備的數(shù)據(jù)傳輸；DMA控制器支持環(huán)形緩沖區(qū)的管理，防止了控制器傳輸?shù)竭_(dá)緩沖區(qū)結(jié)尾時(shí)所產(chǎn)生的中斷。每個(gè)通道都有專門的硬件DMA請(qǐng)求邏輯，同時(shí)可以由軟件觸發(fā)每個(gè)通道；傳輸?shù)拈L(zhǎng)度、傳輸?shù)脑吹刂泛湍繕?biāo)地址都可以通過(guò)軟件單獨(dú)設(shè)置。DMA可以用于主要的外設(shè)：SPI、I2C、USART，通用、根本和高級(jí)控制定時(shí)器TIMx和ADC。RTC(實(shí)時(shí)時(shí)鐘)和后備存放器RTC和后備存放器通過(guò)一個(gè)開(kāi)關(guān)供電，在VDD有效時(shí)該開(kāi)關(guān)選擇VDD供電，否那么由VBAT引腳供電。后備存放器(10個(gè)16位的存放器)可以用于在關(guān)閉VDD時(shí)，保存20個(gè)字節(jié)的用戶應(yīng)用數(shù)據(jù)。RTC和后備存放器不會(huì)被系統(tǒng)或電源復(fù)位源復(fù)位；當(dāng)從待機(jī)模式喚醒時(shí)，也不會(huì)被復(fù)位。實(shí)時(shí)時(shí)鐘具有一組連續(xù)運(yùn)行的計(jì)數(shù)器，可以通過(guò)適當(dāng)?shù)能浖峁┤諝v時(shí)鐘功能，還具有鬧鐘中斷和階段性中斷功能。RTC的驅(qū)動(dòng)時(shí)鐘可以是一個(gè)使用外部晶體的32.768kHz的振蕩器、內(nèi)部低功耗RC振蕩器或高速的外部時(shí)鐘經(jīng)128分頻。內(nèi)部低功耗RC振蕩器的典型頻率為40kHz。為補(bǔ)償天然晶體的偏差，可以通過(guò)輸出一個(gè)512Hz的信號(hào)對(duì)RTC的時(shí)鐘進(jìn)行校準(zhǔn)。RTC具有一個(gè)32位的可編程計(jì)數(shù)器，使用比擬存放器可以進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)量。有一個(gè)20位的預(yù)分頻器用于時(shí)基時(shí)鐘，默認(rèn)情況下時(shí)鐘為32.768kHz時(shí)，它將產(chǎn)生一個(gè)1秒長(zhǎng)的時(shí)間基準(zhǔn)。定時(shí)器和看門狗中等容量的STM32F103xx增強(qiáng)型系列產(chǎn)品包含1個(gè)高級(jí)控制定時(shí)器、3個(gè)普通定時(shí)器，以及2個(gè)看門狗定時(shí)器和1個(gè)系統(tǒng)嘀嗒定時(shí)器。高級(jí)控制定時(shí)器(TIM1)高級(jí)控制定時(shí)器(TIM1)可以被看成是分配到6個(gè)通道的三相PWM發(fā)生器，它具有帶死區(qū)插入的互補(bǔ)PWM輸出，還可以被當(dāng)成完整的通用定時(shí)器。四個(gè)獨(dú)立的通道可以用于：●輸入捕獲●輸出比擬●產(chǎn)生PWM(邊緣或中心對(duì)齊模式)●單脈沖輸出配置為16位標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器時(shí)，它與TIMx定時(shí)器具有相同的功能。配置為16位PWM發(fā)生器時(shí)，它具有全調(diào)制能力(0~100%)。在調(diào)試模式下，計(jì)數(shù)器可以被凍結(jié)，同時(shí)PWM輸出被禁止，從而切斷由這些輸出所控制的開(kāi)關(guān)。很多功能都與標(biāo)準(zhǔn)的TIM定時(shí)器相同，內(nèi)部結(jié)構(gòu)也相同，因此高級(jí)控制定時(shí)器可以通過(guò)定時(shí)器鏈接功能與TIM定時(shí)器協(xié)同操作，提供同步或事件鏈接功能。通用定時(shí)器(TIMx)STM32F103xx增強(qiáng)型產(chǎn)品中，內(nèi)置了多達(dá)3個(gè)可同步運(yùn)行的標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器(TIM2、TIM3和TIM4)。每個(gè)定時(shí)器都有一個(gè)16位的自動(dòng)加載遞加/遞減計(jì)數(shù)器、一個(gè)16位的預(yù)分頻器和4個(gè)獨(dú)立的通道，每個(gè)通道都可用于輸入捕獲、輸出比擬、PWM和單脈沖模式輸出，在最大的封裝配置中可提供最多12個(gè)輸入捕獲、輸出比擬或PWM通道。它們還能通過(guò)定時(shí)器鏈接功能與高級(jí)控制定時(shí)器共同工作，提供同步或事件鏈接功能。在調(diào)試模式下，計(jì)數(shù)器可以被凍結(jié)。任一標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器都能用于產(chǎn)生PWM輸出。每個(gè)定時(shí)器都有獨(dú)立的DMA請(qǐng)求機(jī)制。這些定時(shí)器還能夠處理增量編碼器的信號(hào)，也能處理1至3個(gè)霍爾傳感器的數(shù)字輸出。獨(dú)立看門狗獨(dú)立的看門狗是基于一個(gè)12位的遞減計(jì)數(shù)器和一個(gè)8位的預(yù)分頻器，它由一個(gè)內(nèi)部獨(dú)立的40kHz的RC振蕩器提供時(shí)鐘；因?yàn)檫@個(gè)RC振蕩器獨(dú)立于主時(shí)鐘，所以它可運(yùn)行于停機(jī)和待機(jī)模式。它可以被當(dāng)成看門狗用于在發(fā)生問(wèn)題時(shí)復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)，或作為一個(gè)自由定時(shí)器為應(yīng)用程序提供超時(shí)管理。通過(guò)選項(xiàng)字節(jié)可以配置成是軟件或硬件啟動(dòng)看門狗。在調(diào)試模式下，計(jì)數(shù)器可以被凍結(jié)。窗口看門狗窗口看門狗內(nèi)有一個(gè)7位的遞減計(jì)數(shù)器，并可以設(shè)置成自由運(yùn)行。它可以被當(dāng)成看門狗用于在發(fā)生問(wèn)題時(shí)復(fù)位整個(gè)系統(tǒng)。它由主時(shí)鐘驅(qū)動(dòng)，具有早期預(yù)警中斷功能；在調(diào)試模式下，計(jì)數(shù)器可以被凍結(jié)。系統(tǒng)時(shí)基定時(shí)器這個(gè)定時(shí)器是專用于實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，也可當(dāng)成一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的遞減計(jì)數(shù)器。它具有下述特性：●24位的遞減計(jì)數(shù)器●自動(dòng)重加載功能●當(dāng)計(jì)數(shù)器為0時(shí)能產(chǎn)生一個(gè)可屏蔽系統(tǒng)中斷●可編程時(shí)鐘源I2C總線多達(dá)2個(gè)I2C總線接口，能夠工作于多主模式或從模式，支持標(biāo)準(zhǔn)和快速模式。I2C接口支持7位或10位尋址，7位從模式時(shí)支持雙從地址尋址。內(nèi)置了硬件CRC發(fā)生器/校驗(yàn)器。它們可以使用DMA操作并支持SMBus總線2.0版/PMBus總線。通用同步/異步收發(fā)器(USART)USART1接口通信速率可達(dá)4.5兆位/秒，其他接口的通信速率可達(dá)2.25兆位/秒。USART接口具有硬件的CTS和RTS信號(hào)管理、支持IrDASIRENDEC傳輸編解碼、兼容ISO7816的智能卡并提供LIN主/從功能。所有USART接口都可以使用DMA操作。串行外設(shè)接口(SPI)多達(dá)2個(gè)SPI接口，在從或主模式下，全雙工和半雙工的通信速率可達(dá)18兆位/秒。3位的預(yù)分頻器可產(chǎn)生8種主模式頻率，可配置成每幀8位或16位。硬